Nürtingen, FH, Diplomarb., 2004. / Betreuer: Dieter Diehl.

A significant relatedness is of fundamental importance for the evolution and maintenance of social life (kin selection theory, Hamilton 1964a,b). Not only kin selection itself, but also more complex evolutionary theories make predictions on the occurrence of conflict and co-operation in animal societies. They all depend on the genetic relationships among individuals. Therefore, the study of unrelated, co-operating individuals provides a unique opportunity to critically test predictions based on these evolutionary theories. Using allozyme electrophoresis, the study species Pachycondyla villosa was found to represent three different species. Young queens in one of these species, provisionally called Pachycondyla cf. inversa, may co-operate during colony founding (pleometrosis). Approximately 50 per cent of all founding colonies collected near Itabuna, Brazil, consisted of two to five founding queens. Queens of P. cf. inversa have to forage for food (semi-claustral founding), and in founding associations only one queen specialised for this risky task. A microsatellite study showed that nestmate queens were typically not related. How can a division of labour be achieved, where one individual performs risky tasks to the favour of another individual to which it is not related? In contrast to the predictions made by group selectionists, this study provided clear evidence that the division of labour among co-foundresses of P. cf. inversa results from social competition: Co-foundresses displayed aggressive interactions and formed dominance hierarchies which predominantly served to force subordinates to forage. The frequency of queen antagonism increased with the duration since food was last added to the foraging arena. The social status was not, or only weakly associated with the reproductive status: As predicted by the reproductive skew theory, all foundresses laid eggs at similar rates, though the subordinate may be harassed during egg laying and occasionally, some of her eggs may be eaten by the dominant. The differential oophagy presumably was also reflected in a microsatellite study of foundress associations, which was conducted shortly after the first workers emerged: Here, the co-foundresses occasionally contributed unequally to the colony’s workers. Conflicts among workers or between workers and queens, e.g. over the division of labour or sex ratio, strongly depend on the genetic relationships among members of a colony. The number of two to five co-founding queens in polygynous colonies of P. cf. inversa, and the lack of relatedness among them, should lead to a decrease in the relatedness of workers. However, nestmate workers were closely related. Furthermore, worker relatedness may decrease as several queens were found to be multiply inseminated. Inbreeding coefficients were significantly different from zero in both queens and workers. No evidence for a geographical substructuring of the population was found. The deviation from random mating presumably was probably due to small, localised nuptial flights. Virgin queens do not mate near their natal nest and disperse before founding colonies. The analysis of cuticular hydrocarbons obtained from live queens revealed consistent differences between the patterns of cuticular hydrocarbons of queens with high vs. low rank: only high-ranking queens showed considerable amounts of cuticular pentadecane (n-C15) and heptadecene (n-C17:1). The presence of the two substances apparently was not associated with reproductive status. It is not yet known, if the two substances indeed serve to communicate high social status in P. cf. inversa. In experimentally assembled associations of two founding queens, queens engaged in aggressive interactions which already within one to twenty minutes resulted in stable dominance hierarchies. The queens attacking first usually won the contest and became dominant. Nest ownership at least for a couple of days did not influence the outcome of dominance interactions in the laboratory experiments, whereas queen body size apparently played an important role: In all eight trials, the larger queen became dominant. However, dominant queens from natural foundress associations were on average not larger than subordinates, suggesting that in the field, resident asymmetries might override size asymmetries only after a more prolonged period of nest ownership. Sequencing of the COI/COII region of mitochondrial DNA displayed sufficient variability for the study of the sociogenetic structure of the secondarily polygynous ant Pachycondyla obscuricornis: Six different haplotypes could be distinguished among six workers of different colonies from one study population in Costa Rica. The variability of other methods which were established (RFLPs, microsatellites, allozymes, and multilocus DNA fingerprinting) was too low for a further study on the genetic structure in P. obscuricornis. / Die Verwandtschaft zwischen Individuen ist von fundamentaler Bedeutung für die Entstehung und Erhaltung sozialen Lebens (Verwandtenselektionstheorie, Hamilton 1964a,b). Nicht nur die Verwandtenselektionstheorie, sondern auch darauf aufbauende Modelle, die Vorhersagen über das Auftreten von Kooperation und Konflikten treffen, basieren auf den genetischen Beziehungen zwischen Individuen. Die Untersuchung von unverwandten, kooperierenden Individuen stellt somit eine einzigartige Möglichkeit dar, Vorhersagen dieser grundlegenden evolutionsbiologischen Modelle kritisch zu überprüfen. Mit Hilfe der Allozym-Elektrophorese wurde die neotropische Ameise Pachycondyla villosa in drei verschiedene Arten aufgeteilt. Bei einer dieser Arten, vorläufig als Pachycondyla cf. inversa bezeichnet, können Jungköniginnen nach dem Hochzeitsflug bei der Koloniegründung kooperieren. Die Hälfte aller Gründungs-kolonien, die in der Nähe von Itabuna, Bahia, in Brasilien gesammelt wurden, enthielten zwischen zwei und fünf Königinnen. P. cf. inversa Königinnen müssen in der Koloniegründungsphase auf Futtersuche gehen, wobei sich in Gründungsassoziationen immer eine Königin auf diese gefährliche Tätigkeit spezialisierte. Eine genetische Analyse von kooperierenden Königinnen mittels Mikrosatelliten konnte zeigen, dass diese nicht miteinander verwandt sind. Wie kann es zu einer Arbeitsteilung zwischen unverwandten Tieren kommen, bei denen ein Individuum sich zum Vorteil eines anderen verhält, mit dem es nicht verwandt ist? Im Unterschied zu Vorhersagen von Gruppenselektionisten, konnte in dieser Studie gezeigt werden, dass die Arbeitsteilung bei kooperierenden Königinnen auf Konkurrenz basiert: Aggressive Interaktionen führten zu der Ausbildung von Dominanzhierarchien, die vor allem die Arbeitsteilung beeinflussten. Dominante Individuen zwangen unterlegene, auf Futtersuche zu gehen. Der soziale Status eines Individuums war nicht, bzw. nur geringfügig mit dem reproduktiven Status assoziiert: Wie von der „reproductive skew“ Theorie postuliert, legten in den einzelnen Kolonien alle Gründungsköniginnen zu gleichen Anteilen Eier. Allerdings wurden unterlegene Tiere auch während der Eiablage attackiert, und in einigen Fällen wurden die Eier der unterlegenen Königin gefressen. Dieser selektive Eifraß spiegelte sich auch in einer Analyse der Genotypen von Arbeiterinnen und Königinnen mittels Mikrosatelliten wieder, die kurz nach dem Schlüpfen der ersten Arbeiterinnen durchgeführt wurde: In einigen Fällen produzierten kooperierende Königinnen eine unterschiedliche Anzahl von Nachkommen (Arbeiterinnen). Konflikte zwischen Arbeiterinnen oder zwischen Arbeiterinnen und Königinnen, z.B. über Arbeitsteilung bei den Arbeiterinnen oder die sex ratio, basieren auf den genetischen Beziehungen zwischen den einzelnen Individuen einer Kolonie. In P. cf. inversa müsste es durch die Anzahl von zwei bis fünf Königinnen in Gründungsassoziationen und deren fehlender Verwandtschaft zu einer ausgeprägten Reduktion des Verwandtschaftsgrades zwischen Arbeiterinnen kommen. Allerdings waren Arbeiterinnen recht eng miteinander verwandt. Zu einer Reduktion des Verwandtschaftsgrades zwischen Arbeiterinnen (in diesem Fall sogar innerhalb einzelner Matrilinien) führte außerdem, dass einzelne Königinnen mehrfach verpaart waren. In dieser Studie konnte ebenfalls gezeigt werden, dass die Inzuchtkoeffizienten (berechnet aus den Allelfrequenzen aus Königinnen und Arbeiterinnen) signifikant von Null unterschiedlich waren, wobei eine geographische Substrukturierung, Wahlund Effekte, oder Null-Allele als mögliche Ursachen ausgeschlossen wurden. Die positiven Inzuchtkoeffizienten sind wahrscheinlich eine Konsequenz von kleinen, örtlich begrenzten Paarungsflügen. Königinnen verpaaren sich dabei nicht in der Nähe des Mutternestes. Die Analyse kutikulärer Kohlenwasserstoffe lebender Königinnen zeigte eindeutige Unterschiede zwischen dominanten und unterlegenen Königinnen aus Gründungs-assoziationen von P. cf. inversa. Nur die Kutikula hochrangiger Königinnen wies größere Mengen an zwei Substanzen, Pentadecan (n-C15) und Heptadecen (n-C17:1), auf. Das Vorhandensein dieser Substanzen war dabei nicht vom reproduktiven Status des Tieres abhängig. Es konnte bislang noch nicht geklärt werden, ob die beiden Substanzen tatsächlich einen hohen sozialen Status mitteilen. In Kolonien, bei denen experimentell zwei Königinnen von P. cf. inversa zusammengesetzt wurden, kam es zu heftigen aggressiven Interaktionen. Innerhalb von 1 bis 20 Minuten waren stabile Dominanzverhältnisse erkennbar. Die Königin, die mit der ersten Attacke begonnen hatte, wurde das dominante Tier. Für die Ausbildung der Dominanzhierarchie spielte es keine Rolle, ob ein Individuum schon einige Tage länger in dem Nest war als das andere. Vielmehr war die Größe der Königinnen wichtig: in allen acht Versuchen wurde immer die größere dominant. Allerdings waren dominante Königinnen aus natürlichen Kolonien nicht signifikant größer als unterlegene. Im Freiland ist wahrscheinlich der Besitz eines Nestes für den Ausgang von Dominanzinteraktionen wichtiger als die Körpergröße der Königinnen. So könnten Königinnen, die bereits über einen längeren Zeitraum ein Nest bewohnen, dominant über neuankommende, frisch vermählte Weibchen werden. Für die Untersuchung der soziogenetischen Struktur einer sekundär polygynen Ameisenart, Pachycondyla obscuricornis, erwiesen sich Sequenzen mitochondrialer DNA (COI/COII) als ausreichend variabel: Sechs unterschiedliche Haplotypen konnten bei sechs Arbeiterinnen aus unterschiedlichen Kolonien einer Population unterschieden werden. Alle anderen Methoden, die für diese Art innerhalb dieser Doktorarbeit etabliert wurden (RFLPs, Mikrosatelliten-Analysen, Multilocus DNA Fingerprinting und Allozym-Elektrophorese) waren für eine weitere Untersuchung nicht ausreichend variabel.

Universiẗat, Diss.--St. Gallen, 2004.

Universiẗat, Diss., 2000--Münster (Westfalen).

Bachelorarbeit ZHAW, 2008.

Zugl.: Köln, University, Diss., 2006.

Zugl.: Berlin, Techn. Univ., Diss., 2007

Dominance rank often determines the share of reproduction an individual male can secure in group-living animals (i.e. dominance rank-based reproductive skew). However, our knowledge of the interplay between individual and social factors in determining rank trajectories of males is still limited. The overall aim of this thesis was therefore to investigate mechanisms that underlie individual dominance rank trajectories in male crested macaques (Macaca nigra) and to highlight potential individual and social determinants of how males can achieve and maintain the highest rank possible. Data for this thesis were collected on 37 males during a field study on a natural population of crested macaques living in the Tangkoko-Batuangus Nature Reserve in Indonesia. In study 1, I validate Elo-rating as a particularly well suited method to quantify dominance hierarchies in animal species with dynamic dominance relationships. In studies 2 and 3, I suggest a personality structure for crested macaque males consisting of five distinct factors and further demonstrate that two personality factors determine whether males will rise or fall in rank. Finally, in study 4, I present results on how males utilize coalitions to increase their future rank. Together, these results shed light on how individual attributes and social environment both can impact male careers. Ultimately, in order to understand what determines rank-based reproductive skew, we need to consider the complexity and likely diversity of the mechanisms underlying rank trajectories of individual males which are likely to differ across different species.

Thesis (doctoral)-Universität, Zürich, 1999/00. / Includes bibliographical references (p. 106-118).

Die Ausprägung der Lateralität der Körperextremitäten steht in engem Zusammenhang mit der Hemisphärenspezialisierung des menschlichen Gehirns. Die Lateralität und die Dominanz einer Hemisphäre mit ihren Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit ist ein bislang unvollständig untersuchtes Phänomen im Sport. In der vorliegenden Arbeit soll daher die Bedeutung der Seitigkeitsausprägung im Rahmen sportlicher Bewegungsabläufe geprüft werden. Sowohl bei Messungen im "Freiwasser", als auch in der "Kanu–Gegenstromanlage" im Bereich des Kanurennsportes werden seit einigen Jahren sich in Qualität und Quantität unterscheidende Kraft–Zeit–Funktionen der linken und rechten Körperseite beobachtet, die zwar dokumentiert, aber bislang ungeprüft in ihrer Bedeutung als leistungsbeeinflussend angenommen werden.<br><br> Im Zeitraum von Oktober 1997 bis Oktober 2000 wurden 275 Kajakfahrer und Canadierfahrer im Alter zwischen 11 und 20 Jahren zweimal jährlich (März und Oktober) mit einem umfangreichen trainings- und bewegungswissenschaftlichen sowie biomechanischen Instrumentarium untersucht. Die Athleten gehören zum Nachwuchs- und Anschlusskader des LKV Brandenburg. Schwerpunkt der Fragestellung ist der Zusammenhang von auftretenden Kraftdifferenzen zwischen der linken und rechten oberen Extremität und sportartspezifischen Leistungen unter Laborbedingungen und Feldbedingungen. Es wurden objektive Daten zu ausgewählten Kraftfähigkeiten der oberen Arm–Beuge–Schlinge an einem Kraftdiagnosegerät, Kraftverläufe am Messpaddel während Leistungsüberprüfungen im "Kanu–Gegenstromkanal" und im "Freiwasser" über 250 m und 2.000 m im Jahresverlauf erhoben.<br><br> Die Ergebnisse zeigen einen Trend der im Altersverlauf ansteigenden Differenz der Mittelwertunterschiede in der Maximalkraft zwischen dem linken und rechten Arm. Bei bestehenden Maximalkraftdifferenzen zwischen linker und rechter oberer Extremität in der Längsschnittgruppe liegen die Leistungen mit dem rechten Arm deutlich über den Kraftleistungen des linken Arms und sind nicht zufällig. Mit steigendem Maximalkraftniveau nimmt überraschenderweise auch die Differenz der Maximalkraft zwischen der linken und rechten oberen Extremität trotz bilateralen Trainings zu. Die Ergebnisse der EMG–Analyse bestätigen, dass die Maximalkraft leistungsbestimmend für die Bootsleistungen ist. In den EMG–Signalverläufen werden die unterschiedlichen Belastungen der Labor– und Feldbedingungen mit individuellen Charakteristika nachgezeichnet. Deutlich unterscheiden sich die Kraftverläufe im "Freiwasser" gegenüber den Kraftverläufen in der "Kanu–Gegenstromanlage".<br><br> Bei der vorliegenden Untersuchung handelt es sich um eine erste empirische Arbeit zur Auswirkung von Seitigkeitsunterschieden in zyklischen Sportarten auf der Expertiseebene. In der Untersuchung wurden methodische Verfahren eingesetzt, die dem derzeitigen Forschungsstand in der Trainings- und Bewegungswissenschaft entsprechen. Neben varianzanalytischen Verfahren der Auswertung zur Darstellung von Mittelwertunterschieden und Zusammenhänge prüfenden Verfahren wurden ebenso explorative EMG–Analysen angewandt. Die Ergebnisse aus dem Längsschnitt belegen bei ausschließlich rechtshändigen Probanden, dass die Schlussfolgerung von bevorzugter Extremität auf ein höheres Kraftniveau nicht eineindeutig ist. Zwischen den oberen Extremitäten bei Kanurennsportlern bestehen nicht nur zufällige Kraftunterschiede, trotz des bilateralen Trainings. Kontrovers diskutiert wird die Beziehung von bevorzugter Extremität und der Höhe der Kraftentfaltung. Im Alltagsverständnis wird häufig angenommen, dass ein höheres Maximalkraftniveau in der Extremität vorliegen muss, die auch die bevorzugte (z.B. Schreibhand) ist (WIRTH & LIPHARDT, 1999). Diese Eindeutigkeit konnte in der durchgeführten Untersuchung nicht bestätigt werden. Wie die Ergebnisse dieser Untersuchung deutlich zeigen, nimmt mit der höheren Maximalkraft aber auch die Differenz der Kraftleistungen zwischen dem linken und rechten Arm bei bilateral ausgerichtetem Training zu. FISCHER (1988; 1992) wies nach, dass sich ein Training auf der subdominanten Seite in einem kontralateralen Leistungstransfer auf der dominanten Seite positiv auswirkte. Erkenntnisse von KUHN (1986) und HOLLMANN & HETTINGER (2000) unterstützen nachhaltig die Ergebnisse. Die EMG–Ergebnisse zeigen die individuelle Reaktion auf die Belastungsanforderungen. Die elektromyographischen Daten beziehen sich auf den neuromuskulären Komplex. Somit sprechen hohe Amplitudenwerte einerseits für eine hohe Innervation der beteiligten motorischen Einheiten an der Bewegungsausführung und andererseits für einsetzende Ermüdungserscheinungen im Muskel. In Bezug auf die Ermüdung der oberen Extremitätenmuskeln der rechten und linken Seite beschreiben WILLIAMS, SHARMA & BILODEAU (2002) keine signifikanten Unterschiede zwischen der dominanten und nichtdominanten Handseite. / The development of body extremity laterality is closely linked to hemisphere specialization of the human brain. Laterality, the dominance of one hemisphere, and the effect of these two phenomena on sports performance capacity have yet to be described in detail. The question arises as to whether performance differences between paired extremities and the attendant extent of this difference might determine performance levels. In flat water canoeing, measurements in flat water as well as in the canoe counter current system reveal force time functions of the left and right body side that differ in quality and quantity. These differences have been documented for a number of years. However, so far their influence on performance has been presumed to exist and no attempt has been made to explain them.<br><br> During the period from October 1997 to October 2000, 275 kayakers and canoeists between the ages of 11 and 20 were examined twice annually (March and October) using extensive training scientific, kinetic and biomechanical equipment. The athletes were members of a state-wide canoeing club.<br><br> The main focus of the study was the correlation between (a) force differences arising between the left and right upper extremity and (b) athletic performance under laboratory conditions and field conditions. The following data was gathered: selected strength capacities of the upper arm flexor at a static strength measurement system (Wick & Krüger, 1998), force curves at the measuring paddle during exercise tests using the canoe counter current system and canoeing times in flat water over 250 m and 2,000 m during the course of the year.<br><br> The results of the static maximum force test showed that the difference in maximum force between the left and right arm increases with age. In the cross-sectional group, maximum force differences were observed between the left and right upper extremity; in terms of strength performance the right arm was clearly superior to the left arm. Despite bilateral training, contrary to what might be expected, the difference in maximum force between the left and right upper extremity increases with rising maximum force level. The proportional relationship remains unaffected by this. The evaluation of force parameters from the longitudinal and cross-sectional standpoint does not provide any clear indication of performance dominance of a specific extremity. The differences of the force parameters between the left and right upper extremity as measured in the canoe counter current system and in flat water are not stable. An analysis of EMG results confirmed that the maximum force has a decisive effect on canoeing performance. Force curves in flat water differ markedly from force curves in the canoe counter current system.<br><br> The present investigation is a first empirical paper on the effect of laterality differences on expert athletes in cyclic sports. The methodologies applied during the investigation correspond to the present state of research in the fields of training science and human kinetics. Variance-analytical methods of evaluation for the representation of average value differences, procedures that search connections and explorative EMG analyses were used. Results from the longitudinal section indicate that with exclusively right-handed subjects the preferred extremity cannot biuniquely be shown to have a higher force level. This result is confirmed by the cross-sectional findings. Despite bilateral training, force differences are observed between the upper extremities of canoeists. However, there is ongoing controversy about the relationship between preferred extremity and the extent of force development. The preferred extremity (e.g. the writing hand) is commonly believed to possess the higher maximum force level (Wirth & Liphardt, 1999). Nonetheless, this assumption could not be confirmed during the present investigation. However, the results of this investigation clearly show that as maximum force increases, the difference in strength performance between the left and right arm increases, including when bilateral training is applied. Fischer (1988; 1992) showed that training the subdominant side positively affected the dominant side. This is attributable to contralateral achievement transfer. These results are strongly supported by the findings of Kuhn (1986) and Hollmann & Hettinger (2000). The proportional difference remains stable over time with the athletes studied. This too supports the concept that the preferred extremity benefits from positive transfer effects. The electromyographic data pertains to the neuromuscular complex. Thus high amplitude values suggest on one hand a high innervation of the motor units involved in the performance of the movement and on the other hand the first signs of muscle fatigue. Williams, Sharma & Bilodeau (2002) found no significant differences between fatigue levels in the upper extremity muscles of the dominant and non-dominant extremity.