Specialized castes or social plasicity?

Master thesis - University of Veterinary Medicine Vienna - 2020

In cooperatively breeding vertebrates, non-reproductive group members assist in rearing offspring that is not their own and perform a variety of cooperative tasks such as foraging, nest building, and group defence. Investment in these activities varies between individuals according to state-dependent changes in fitness costs and benefits. The most extreme form of cooperative breeding is found in eusocial insects, where cooperative labour is divided among non-breeders via task specialisation, which leads to the formation of morphologically distinct permanent castes or temporal (age-based) castes. Naked-mole rats (Heterocephalus glaber) were the first mammals to be described as eusocial. Large group size and high reproductive skew make them unique among mammals and may have led to the development of a highly specialised social organisation similar to that of eusocial insects. The aim of the study was to clarify whether non-reproductive colony members of naked mole-rats are organised in a rigid caste system of behavioural specialisation or whether they show social plasticity similar to other cooperatively breeding mammals. We collected observational and body mass data from five naked mole-rat colonies over several months and employed multilevel, multinomial regression models to investigate task specialisation and the distribution of body mass and cooperative behaviour. Non-breeders did not specialise on specific tasks and there were no trade-offs between different cooperative behaviours within individuals. Body mass did not predict cooperative behaviour expression and behavioural phenotypes as well as maximum body mass were continuously distributed, showing no signs of discrete functional or morphological castes. Repeatability of cooperative behaviour was low, suggesting behavioural plasticity similarly to other cooperatively breeding vertebrates. In sum, we found no evidence of a distinct caste system in subordinate naked mole-rats. To investigate the mechanisms responsible for the observed variation in behaviour, future research requires longitudinal data from individuals of known age throughout ontogeny as well as data from free-ranging mole-rats.

Masterarbeit - Veterinärmedizinische Universität Wien - 2020

Nicht-reproduktive Mitglieder von Gruppen kooperativ brütender Wirbeltiere helfen bei der Aufzucht von Jungen, die nicht ihre eigenen sind, und verrichten eine Reihe an kooperativen Aufgaben wie Futtersuche, Nestbau und Gruppenverteidigung. Das Investment in diese Aktivitäten variiert zwischen den einzelnen Tieren mit vom individuellen Zustand abhängigen Veränderungen in Fitnesskosten und -vorteilen. Die extremste Form des kooperativen Brütens findet man in eusozialen Insekten, in deren Kolonien die kooperative Arbeit mittels Spezialisierung auf bestimmte Aufgaben zwischen den Nicht-Brütern aufgeteilt ist, was zur Bildung von morphologisch abgegrenzten, dauerhaften Kasten oder temporären, altersabhängigen Kasten führt. Der Nacktmull (Heterocephalus glaber) war die erste Säugetierart, die als eusozial beschrieben wurde. Die hohe Anzahl an Gruppenmitgliedern sowie der äußerst ungleiche Reproduktionserfolg in ihren Kolonien (reproductive skew) mögen zur Entwicklung einer hochspezialisierten sozialen Ordnung beigetragen haben, die der von eusozialen Insekten ähnelt. Das Ziel der Studie war es herauszufinden, ob die nicht-reproduktiven Mitglieder von Nacktmullkolonien in einem strikten Kastensystem mit Verhaltensspezialisierung organisiert sind oder ob sie sozial flexibel sind wie andere kooperativ brütende Säugetiere. Wir sammelten Beobachtungs- und Körpergewichtsdaten von fünf Nacktmullkolonien über mehrere Monate und verwendeten multilevel, multinomiale Regressionsmodelle, um Aufgabenspezialisierung und die Verteilungen von Körpergewicht und kooperativem Verhalten zu untersuchen. Nicht-Brüter spezialisierten sich nicht auf bestimmte Aufgaben und es gab keine Trade-offs zwischen verschiedenen kooperativen Verhaltensweisen innerhalb der Individuen. Verhaltensexpression war nicht abhängig vom Körpergewicht und Verhaltensphänotyp sowie maximales Körpergewicht waren stetig verteilt und ließen keine klar abgegrenzten funktionalen oder morphologischen Kasten erkennen. Die Wiederholbarkeit kooperativen Verhaltens war gering, was eine Verhaltensflexibilität ähnlich derer von kooperativ brütenden Vertebraten nahelegt. Zusammenfassend fanden wir keine Anzeichen für die Existenz eines strikten Kastensystems in nicht-reproduktiven Nacktmullen. Um die Mechanismen zu erforschen, die den beobachteten Verhaltensunterschieden zugrunde liegen, bedarf es weiterer Studien mit longitudinalen Daten von Tieren bekannten Alters sowie von freilebenden Nacktmullen.

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