Formigas são insetos eusociais intensamente dependentes da comunicação química, possuindo características morfológicas, bioquímicas, fisiológicas e comportamentais adaptadas a um estilo de vida circundado por mensagens químicas. Esta peculiaridade olfativa do ponto de vista biológico, reflete nos padrões altamente polimórficos encontrados nas colônias dos grupos mais derivados, como as formigas cortadeiras (Attini). Assim, as castas e sub castas encontradas nos ninhos de formigas do gênero Atta, possuiriam características, como os órgãos olfativos e a sensibilidade eletrofisiológica, variáveis de acordo com seus tamanhos corpóreos e funções exercidas na colônia. Portanto, haveria uma correlação direta ou indireta do tamanho das formigas, os perfis comportamentais e comunicação química nessas espécies. Essa relação poderia ser vista em diversas atividades, como a limpeza entre os indivíduos e a troca de alimentos via oral. Dessa forma, a presente tese foca na interação entre o polimorfismo, polietismo e comunicação química nas formigas de Atta sexdens. Ainda descreve a participação das operárias e rainha nos comportamentos de grooming e trofalaxia, ligando-os à possível função de dispersão de hidrocarbonetos de cutícula na colônia. A tese esta dividida em quatro capítulos. O Capítulo 1, compreendeu uma introdução dos conhecimentos abordados em toda tese, e as linhas gerais do trabalho. No Capítulo 2, foi realizado uma descrição quantitativa e qualitativa das sensilas em todas as castas e sub castas encontradas em ninhos de A. sexdens. Os resultados indicaram que esses órgãos sensoriais variaram de acordo com os padrões polimórficos e perfis etológicos. O Capítulo 3 abordou as respostas eletrofisiológicas da antenas a diferentes feromônios, comparando todos os grupos polimórficos de A. sexdens. Foram observados neste caso, similaridades e discrepâncias na sensibilidade aos conteúdos das glândulas de veneno, Dufour e mandibular entre as sub castas (jardineiras, generalistas, forrageiras e soldados), e também entre os machos e rainhas, possibilitando a correlação com as atividades que exercem no ninho. No Capítulo 4 investigou-se a participação de cada tipo de operárias de A. sexdens nos comportamentos de trofalaxia, allogrooming e self-grooming, relacionando-os com a presença da rainha dentro da câmara. Adicionalmente, frente aos resultados, as diferentes ações das sub castas nesses comportamentos puderam ser associadas à possível importância da limpeza e troca de alimentos na dispersão de compostos de reconhecimento e formadores do gestalt químico da colônia. Estes resultados, contribuem para uma melhor compreensão do complexo cenário sustentado pela eusocialidade, ecologia química, percepção olfativa e comportamento nas formigas cortadeiras. / Ants are eusocial insects intensely dependent on chemical communication. They have morphological, biochemical, physiological and behavioral features adapted to a life surrounded by many molecules messages. Furthermore, each olfactory peculiarity in any of the biological level mentioned above, reflects on the highly polymorphic patterns found in the colonies of the most derived groups, as the leaf cutter ants (Attini). Thus, the castes and sub castes of Atta ants, would have characteristics, as olfactory organs and electrophysiological sensibility, that vary following the body sizes and tasks performed in the colonies. Therefore, it would have a direct or indirect correlation among the sizes of the ants, their ethological profiles and the chemical communication in these species. This relation could be seen over different activities, as the grooming and oral trophallaxis. In this way, this thesis focus in the interaction among the polymorphism, polyethism and chemical communication in Atta sexdens. It still describes the participation of workers and queen in grooming and trophallaxis, linking them to a possible role in cuticular hydrocarbon dispersion over the colony. The thesis is divided in four chapters. In the Chapter 1, it is presented an introduction to the knowledge explored in all thesis, and also its outline. In the Chapter 2, there is a quantitative and qualitative description of sensilla from all castes and sub castes of A. sexdens, showing that these sensory organs vary following the polymorphic patterns and ethological profiles. The Chapter 3 explores the differences in the antennae electrophysiological responses to three pheromones, comparing them with all polymorphic groups of A. sexdens. The results demonstrate similarities and discrepancies in the sensibility to the contents of poison, Dufour and mandibular glands among the sub castes (gardeners, generalists, foragers and soldiers), and also between males and queens, enabling a correlation with their tasks. In the Chapter 4, it is investigated the roles of each type of A. sexdens workers in the trophallaxis, allogrooming and self-grooming behaviors, relating them with the queen presence. Additionally, and based in the results, the different roles of the sub castes can be associated to a possible action of grooming and trophallaxis in the dispersion of intraspecific recognition molecules and in the formation of a colony chemical gestalt. All results and discussion distributed along the thesis, therefore, contribute to a better understanding of a complex scenario, supported by the eusociality, chemical ecology, olfactory perception and behavior of the leaf cutter ants.

Made available in DSpace on 2015-03-26T13:30:42Z (GMT). No. of bitstreams: 1 texto completo.pdf: 851127 bytes, checksum: ecfdf02c9cd43f58963fe56b126f4b98 (MD5) Previous issue date: 2012-07-19 / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / The eusocial stingless bee Melipona quadrifasciata anthidioides belongs to the Meliponini, a tribe that comprises important pollinators of tropical and subtropical plants. Within a typical eusocial colony there are drones and females that include different casts, i.e. workers and queen(s). In this species, the caste differentiation can be influenced by the Juvenile Hormone (JH). When JH is topically applied in last instar male larvae, they originate individuals with queen s phenotype in which the male-like reproductive system persists. Take into account that different individuals play different roles in the colony, it is reasonable to assume that they can be distinguished by their sensorial organs. Sensilla are basic integumental unit that are important for the insect thermo, mechanical, higro, CO2 and chemical perceptions. In addition, these sensory structures may be distinguished by their morphologies and functions. The objective of this study was to compare the antennal sensilla of individuals of different sexes and castes, including queen-like males of M. quadrifasciata anthidioides, showing for the first time details of their antennal topographies. Images of antenna dorsal surfaces were taken with the scanning electron microscope. Different types of antennal sensilla can be classified as follows: trichoid (ST, subtypes I to VII), placoid, basiconic, coeloconic and ampullacea. The the ST I and placoid sensilla were the most abundant sensillum types found in all individuals, even more in males. On the other hand, basiconic sensilla were only found in females, i.e. in workers and queens. The ST II is the third most abundant type of sensilla found in M. quadrifasciata anthidioides and the ST III and IV occurred only in the first flagellomere, being the first one bigger in females in comparison to males and the second one capable of separating the castes according to their types and length, though their numbers are not different. Moreover, the ST V and VI and the ampullacea types occurred only at the antenna s tip, with ST V being lower in number and smaller. ST VI is also larger in queens, separating them from other individuals, and greater in females. On the other hand, the other sensillae were seen along all antennas surface. The chaetic sensillum had apical pore and this pore was only found in females. Despite queen-like males had queen s phenotype, according to the Morisita similarity index, they resembled more the males, especially 2n ones, regarding the antenna phenotype and the composition of their sensilla. Generally speaking, irrespective of gender and cast, individuals of the stingless bee M. quadrifasciata anthidioides have similar sensillum types. However, they differed significantly in respect to the sensilla number and length and these differences were discussed here according to the gender and cast of this species. / A abelha sem ferrão Melipona quadrifasciata anthidioides é conhecida popularmente como mandaçaia e pertence à tribo Meliponini que inclui importantes insetos eusociais polinizadores de espécies de plantas tropicais e subtropicais. Em um ninho típico de abelhas sociais há indivíduos de diferentes sexos e castas. Esses são compostos pelos zangões e pelas castas femininas que incluem as operárias e a(s) rainha(s). Entretanto, quando o hormônio juvenil (HJ) é aplicado topicamente em larvas de machos, eles desenvolvem fenótipo da rainha. Entretanto, esses rainhóides ainda retêm o sistema reprodutivo masculino. Considerando que os indivíduos de diferentes castas e sexos desempenham papéis diferentes no ninho, podemos afirmar que os seus órgãos sensoriais como, por exemplo, as sensilas antenais também o sejam. Essas estruturas sensoriais podem ser diferenciadas tanto pela sua morfologia quanto pela função que desempenham como, por exemplo, a quimio- e mecanorrecepção. O objetivo deste trabalho foi estudar comparativamente as sensilas antenais de indivíduos de diferentes sexos e castas, incluindo os machos 2n e rainhóides, de M. quadrifasciata anthidioides, através de imagens da superfície dorsal das antenas, que foram feitas ao microscópio eletrônico de varredura. As diferentes sensilas antenais foram identificadas como sendo: sensilas tricóides (ST, dos subtipos I ao VI), placóides, basicônicas, céticas, celocônicas e ampuláceas. As sensilas basicônicas possuem um poro apical e são exclusivas das fêmeas (rainhas e operárias). As ST I e as placóides são as mais abundantes em todos os indivíduos, sendo encontradas em maior quantidade nos machos. Já as sensilas basicônicas possuem um poro apical e são exclusivas das fêmeas (rainhas e operárias). As ST II são o terceiro tipo de sensilas mais abundante em M. quadrifasciata anthidioides e as ST III e IV ocorrem apenas no primeiro flagelômero, sendo o primeiro tipo de sensila maior nas fêmeas que nos machos e o segundo tipo capaz de separar as castas femininas quanto ao seu comprimento, mas não diferem à quantidade. Por outro lado, as ST V e VI e ampuláceas ocorrem apenas na extremidade do último flagelômero antenal, com ST V sendo menor nos machos de M. quadrifasciata anthidioides tanto em quantidade quanto em comprimento, mas sendo úteis ainda para a distinção das castas femininas. As ST VI são mais compridas nas rainhas, separando-as dos demais indivíduos, e maiores nas fêmeas. Apesar dos rainhóides se assemelharem às rainhas quanto à morfologia externa, uma análise utilizando o índice de similaridade de Morisita mostrou que eles se assemelham mais aos machos, principalmente os 2n, quanto às suas antenas e a composição das sensilas, colocando-os em um grupo separado das fêmeas. Embora de maneira geral os mesmos tipos de sensilas tenham sido encontrados nas diferentes classes de indivíduos de M. quadrifasciata anthidioides, diferenças significativas foram observadas no número e no comprimento dos morfotipos das mesmas. Essas diferenças foram discutidas de acordo com a função do sexo e das castas dessa espécie.

Formigas são insetos eusociais intensamente dependentes da comunicação química, possuindo características morfológicas, bioquímicas, fisiológicas e comportamentais adaptadas a um estilo de vida circundado por mensagens químicas. Esta peculiaridade olfativa do ponto de vista biológico, reflete nos padrões altamente polimórficos encontrados nas colônias dos grupos mais derivados, como as formigas cortadeiras (Attini). Assim, as castas e sub castas encontradas nos ninhos de formigas do gênero Atta, possuiriam características, como os órgãos olfativos e a sensibilidade eletrofisiológica, variáveis de acordo com seus tamanhos corpóreos e funções exercidas na colônia. Portanto, haveria uma correlação direta ou indireta do tamanho das formigas, os perfis comportamentais e comunicação química nessas espécies. Essa relação poderia ser vista em diversas atividades, como a limpeza entre os indivíduos e a troca de alimentos via oral. Dessa forma, a presente tese foca na interação entre o polimorfismo, polietismo e comunicação química nas formigas de Atta sexdens. Ainda descreve a participação das operárias e rainha nos comportamentos de grooming e trofalaxia, ligando-os à possível função de dispersão de hidrocarbonetos de cutícula na colônia. A tese esta dividida em quatro capítulos. O Capítulo 1, compreendeu uma introdução dos conhecimentos abordados em toda tese, e as linhas gerais do trabalho. No Capítulo 2, foi realizado uma descrição quantitativa e qualitativa das sensilas em todas as castas e sub castas encontradas em ninhos de A. sexdens. Os resultados indicaram que esses órgãos sensoriais variaram de acordo com os padrões polimórficos e perfis etológicos. O Capítulo 3 abordou as respostas eletrofisiológicas da antenas a diferentes feromônios, comparando todos os grupos polimórficos de A. sexdens. Foram observados neste caso, similaridades e discrepâncias na sensibilidade aos conteúdos das glândulas de veneno, Dufour e mandibular entre as sub castas (jardineiras, generalistas, forrageiras e soldados), e também entre os machos e rainhas, possibilitando a correlação com as atividades que exercem no ninho. No Capítulo 4 investigou-se a participação de cada tipo de operárias de A. sexdens nos comportamentos de trofalaxia, allogrooming e self-grooming, relacionando-os com a presença da rainha dentro da câmara. Adicionalmente, frente aos resultados, as diferentes ações das sub castas nesses comportamentos puderam ser associadas à possível importância da limpeza e troca de alimentos na dispersão de compostos de reconhecimento e formadores do gestalt químico da colônia. Estes resultados, contribuem para uma melhor compreensão do complexo cenário sustentado pela eusocialidade, ecologia química, percepção olfativa e comportamento nas formigas cortadeiras. / Ants are eusocial insects intensely dependent on chemical communication. They have morphological, biochemical, physiological and behavioral features adapted to a life surrounded by many molecules messages. Furthermore, each olfactory peculiarity in any of the biological level mentioned above, reflects on the highly polymorphic patterns found in the colonies of the most derived groups, as the leaf cutter ants (Attini). Thus, the castes and sub castes of Atta ants, would have characteristics, as olfactory organs and electrophysiological sensibility, that vary following the body sizes and tasks performed in the colonies. Therefore, it would have a direct or indirect correlation among the sizes of the ants, their ethological profiles and the chemical communication in these species. This relation could be seen over different activities, as the grooming and oral trophallaxis. In this way, this thesis focus in the interaction among the polymorphism, polyethism and chemical communication in Atta sexdens. It still describes the participation of workers and queen in grooming and trophallaxis, linking them to a possible role in cuticular hydrocarbon dispersion over the colony. The thesis is divided in four chapters. In the Chapter 1, it is presented an introduction to the knowledge explored in all thesis, and also its outline. In the Chapter 2, there is a quantitative and qualitative description of sensilla from all castes and sub castes of A. sexdens, showing that these sensory organs vary following the polymorphic patterns and ethological profiles. The Chapter 3 explores the differences in the antennae electrophysiological responses to three pheromones, comparing them with all polymorphic groups of A. sexdens. The results demonstrate similarities and discrepancies in the sensibility to the contents of poison, Dufour and mandibular glands among the sub castes (gardeners, generalists, foragers and soldiers), and also between males and queens, enabling a correlation with their tasks. In the Chapter 4, it is investigated the roles of each type of A. sexdens workers in the trophallaxis, allogrooming and self-grooming behaviors, relating them with the queen presence. Additionally, and based in the results, the different roles of the sub castes can be associated to a possible action of grooming and trophallaxis in the dispersion of intraspecific recognition molecules and in the formation of a colony chemical gestalt. All results and discussion distributed along the thesis, therefore, contribute to a better understanding of a complex scenario, supported by the eusociality, chemical ecology, olfactory perception and behavior of the leaf cutter ants.