Evolucao do potencial reprodutivo das rainhas em funcao da idade e tempo de vida das rainhas em Crematogaster pygmaea

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Evolução do potencial reprodutivo das rainhas em função da idade e 
tempo de vida das rainhas em Crematogaster pygmaea. 
 
 
2. O número de rainhas e ninhos (aqui o ninho é definido como a estrutura física em que 
vive uma colônia, ou seja, a população formada pela rainha, as operárias e prole) em 
colônias maduras são traços chaves de estrutura colonial nas formigas. A monoginia (uma 
rainha por colônia) e a monodomia (toda a colônia é alojada numa única estrutura física 
- ninho) são considerados como os estados ancestrais da estrutura colonial nas formigas. 
 
3. Embora a monoginia e a monodomia permaneçam os traços dominantes na maioria 
das formigas, a poliginia (mais de uma rainha reprodutiva por colônia) e a polidomia (a 
colônia ocupa dois ou mais ninhos separados, porém socialmente conectados) são traços 
derivados que parecem ter evoluídos de maneira independente e repetida em quase 
todos as subfamílias. 
A existência da polidomia, e da poliginia, em muitas espécies gera uma série de 
questionamentos importantes na área da biologia evolutiva e da ecologia, em particular 
no que diz respeito às consequências genéticas e às causas ecológicas da estrutura social 
polidômica e, sobretudo, poligínica. 
A poliginia é também frequentemente associada a uma série de modificações evolutivas 
na morfologia e outros traços de história de vida das rainhas em relação às rainhas de 
espécies monogínicas aparentadas. 
Essas modificações incluem muitas vezes uma fecundidade reduzida e um tempo de vida 
reduzido das rainhas poligínicas em relação às monogínicas aparentadas. 
 
4. A Crematogaster pygmaea, representa um excelente modelo para investigar alguns 
aspectos dessas problemáticas associadas à poliginia, já que essa espécie combina uma 
estrutura social altamente poligínica e polidômica com a existência de rainhas nas quais 
certos traços da morfologia e da história de vida, são mais tipicamente encontrados em 
espécies monogínicas, como, por exemplo, um alto dimorfismo rainha/operária, a 
habilidade das jovens rainhas de fundar colônias de maneira independente ou, ainda, a 
alta atratividade das rainhas em relação às operárias. 
 
5. Nesse projeto, queríamos investigar o conhecimento de aspectos chaves da biologia 
reprodutiva das rainhas de C. pygmaea: (1) fecundidade das rainhas e evolução dessa 
fecundidade em função da idade das rainhas, em modo monogínico ou poligínico; (2) 
contribuição reprodutiva de cada rainha em condição poligínica (investigação da 
possível existência de uma monogina funcional em C. pygmaea); (3) o tempo de vida 
médio das rainhas. 
 
6. Os objetivos específicos do subprojeto eram (1) avaliar o tempo de vida médio das 
rainhas em sistema monogínico, em modo dependente ou independente, (2) quantificar a 
evolução da taxa de fertilidade das rainhas em função da idade, desde sua fecundação, em 
grupos experimentais monogínicos, em modo dependente ou independente. 
 
7. No início da estação chuvosa de 2021 (fevereiro/março), foram escavados vários 
ninhos de C. pygmaea em diversas colônias localizadas em várias áreas do município de 
Fortaleza ou de municípios vizinhos. 
 
8. No Laboratório, os ninhos foram triados, com a população de cada ninho com suas 
rainhas, gines (rainhas virgens com asas), operárias, machos e prole, foram colocadas em 
uma bandeja de plástico (30 x 20 x 7 cm), cujas paredes internas continha uma camada 
de Talcohol (suspensão de talco neutro e álcool) para evitar a fuga. 
Na bandeja, vários tubos de ensaio de vidro (10 cm de comprimento; 1 cm de diâmetro) 
com reserva de água e tampão de algodão na parte posterior fechada, e com papel 
celofane vermelho ao redor dos tubos, que serviam de espaço físico (ninho) para a 
instalação da colônia triada. Dois outros tubos de vidro, um preenchido com água 
açucarada e tampão de algodão na boca, outro com apenas água que serviam com fonte 
de carboidratos e de água respectivamente. Uma larva de tenébrio cortada era colocada 
na bandeja sendo a fonte de proteínas. As colônias eram mantidas na sala de criação 
com temperatura constante de ± 30ºC e fotoperíodo 12/12. 
 
9. As coletas permitiram obter um número inicial de 83 gines. Todas foram pesadas com 
balança analítica digital, antes de ser colocadas individualmente na placa de Petri de 
plástico com tampa, junto com 5 machos. 
O acasalamento das gines foi fácil de obter, após 5h, a maioria tinha copulado com 
machos e tinha realizado a dealação (perda das asas). 
Dez das 83 gines não se acasalaram e não perderam as asas, e três delas foram encontradas 
mortas, no dia seguinte. 
As 70 gines dealadas que sobraram foram usadas para formar as unidades monogínicas 
em modo dependente, ou seja, colônias formadas cada uma por uma rainha recém-
fecundada e 150 operárias provindas da mesma colônia de origem que a rainha. 
 
10. Em 13 das 70 unidades monogínicas, a rainha morreu antes que a primeira série 
mensal de medições fosse iniciada. 
Sobraram 57 unidades monogínicas disponíveis para a realização, mensalmente, durante 
14 meses, de abril de 2021 a maio de 2022. 
 
11. Um mês após a formação das fundações monogínicas e dependente, cada rainha foi 
submetida a uma série de medições, que foram repetidas a cada mês. 
Cada série mensal de medições de cada rainha era iniciada pela pesagem da rainha, antes 
de ser colocada, junto com 10 operárias, com reserva de água e água açucarada, tampão 
de algodão no fundo do tubo, e com papel celofane vermelho ao redor. O tubo era fechado 
por um pequeno tampão de algodão para evitar a fuga. As operárias eram colocadas dentro 
do tubo com a rainha, ficando em isolamento. 
(1) após os 24h de isolamento, o número de ovos postos pela rainha no tubo era contado. 
As operárias e a rainha, em seguida eram devolvidas a sua fundação de origem; 
(2) Após 24h, havia nova medição do peso da rainha seguida por um novo isolamento; 
(3) Após 24h, havia nova medição do peso da rainha seguida por um novo isolamento; 
(4) Após 24h, havia nova medição do peso da rainha, seguida por novo e último 
isolamento em um novo tubo durante 24h. 
 
12. Um mês após a fecundação, o peso médio das rainhas sofreu uma redução de mais 
de 15%. A perda de peso continuou de maneira regular, porém, de maneira inesperada 
nos meses seguintes. 
Nessa espécie, as rainhas geralmente apresentam um alto dimorfismo com as operárias, 
e acumulam, reservas energéticas (lipídios, aminoácidos, carboidratos) no tórax e no 
abdômen. 
 
13. A fertilidade das rainhas é relativamente elevada nos três primeiros meses da vida 
reprodutiva. Esse potencial reprodutivo limitado aos primeiros meses é associado a um 
tempo de vida relativamente limitado das rainhas já que seis meses após sua 
fecundação, mais de 50% das rainhas estavam mortas. 
 
14. Elevada fertilidade no início da vida reprodutiva e baixa longevidade das rainhas são 
dois traços tipicamente encontrados nas espécies poligínicas obrigatórias, e que as 
diferenciam das espécies monigínicas, as quais possuem geralmente uma alta 
longevidade e um potencial reprodutivo ótimo se manifestando mais tarde na vida. 
 
15. Os dados obtidos reforçam que a C. pygmaea como uma espécie altamente 
poligínica, conserva uma série de traços geralmente ligados à monoginia. 
A considerável acumulação de reservas energéticas nas gines, o alto dimorfismo entre 
rainhas e operárias e a perda de peso nas jovens rainhas fecundadas. 
 
16. Por outro lado, o potencial reprodutivo limitado ao início da vida reprodutiva das 
rainhas e a longevidade limitada das rainhas são traços tipicamente associadas com a 
poliginia e a estratégias derivadas de fundação das colônias, como a fundação 
dependente, por brotamento colonial. 
 
17. Os dados obtidos sugerem fortemente a existência, nessa espécie, de uma dupla 
estratégia de dispersão das fêmeas sexuadas, no início da estação chuvosa. 
A C. pygmaea instala suas colônias em locais distribuídos em manchas e relativamente 
instáveis. A dispersão de longa distância por voo e a fundação independentepermitia 
novas manchas de habitat favorável e/ou escapar de manchas com condições se 
degradando; a fecundação intranidal seguida por eventos de brotamento e o consequente 
aumento da polidomia permitiria uma boa exploração das fontes de alimento e quando 
as necessidades nutricionais das colônias são as mais elevadas.