Causes and consequences of individual forager variability in social bees

by Simon Klein

Doctoral thesis in Neurosciences

Under the supervision of Jean-Marc Devaud, Mathieu Lihoreau and Andrew Barron.

defended on 26-01-2018

in Toulouse 3 , under the authority of École Doctorale Biologie Santé Biotechnologies (Toulouse) , in a partnership with Centre de Recherches sur la Cognition Animale (laboratoire) .


  • Abstract

    In social insects, such as bees, different individuals specialise in the collection of different resources, and it is assumed that natural behavioural variability among foragers contributes to a self-organised optimisation of colony performance. Currently, bee populations are facing an increasing number of environmental stressors, known to disturb the behaviour of individuals, presumably upon their impact on cognitive capacities. Hence it is important to learn more about how stressors impact on individual foraging behaviour to understand how a colony maintains effective nutrition and development. In this thesis in cognitive ecology, I examined the different foraging strategies for the different macronutrient sources, pollen and nectar, and the inter-individual variation in bee foraging performance. I also looked at how stressors, such as pesticides, can impact on bee foraging efficiency. I compared two social Hymenoptera that vary in their level of social complexity: the European honey bee (Apis mellifera L.) and the buffed-tailed bumblebee (Bombus terrestris L.). I used Radio Frequency Identification (RFID) to automatically track the foraging behaviour of bees throughout their life. I found that honey bee and bumblebee colonies rely on a subset of very active bees to supply the whole colony needs. In honey bees, these foragers are more efficient and collect more pollen. I also identified different strategies for pollen or nectar collection in both species. Using manipulative experiments, I then showed that bees exhibit consistent inter-individual different behaviours in a spatial learning task and that pesticides impair visual learning. My thesis aims at better explaining the causes of vulnerability of pollinators to sublethal pesticides and other environmental stressors. The results highlight the need for considering behavioural diversity as an adaptation for social insects, as well as a potential dimension of colony-level vulnerability to environmental stressors that can impair the whole colony nutritional balance.

  • Alternative Title

    Analyse des causes et conséquences de la diversité dans les stratégies de butinage de pollinisateurs sociaux


  • Abstract

    Chez les pollinisateurs sociaux, comme l'abeille domestique (Apis mellifera L.) et le bourdon terrestre (Bombus terrestris L.), mes deux modèles d'étude, différents individus sont spécialisés dans différentes tâches. Il est admis que différents types de comportement de butinage contribuent à une optimisation des performances de la colonie. Actuellement, les populations de pollinisateurs sont exposées à des stress environnementaux, qui sont connus pour perturber le comportement des individus en visant directement leur cognition. Il est ainsi crucial de mieux comprendre comment les colonies d'abeilles et de bourdons maintiennent une activité de butinage efficace, et quels sont les effets de stress environnementaux sur les butineuses. Dans cette thèse, j'ai donc examiné les différentes stratégies de butinage pour différentes sources de nourriture, pollen et nectar, et les variabilités interindividuelles dans le comportement de butinage. Je me suis aussi intéressé à l'impact de stress tels que les pesticides sur l'efficacité de butinage. J'ai utilisé la technologie RFID pour suivre le comportement des abeilles tout au long de leur vie. J'ai trouvé que les colonies d'abeilles et de bourdons reposent sur un petit groupe d'individus très actifs qui fournissent la majorité de la nourriture pour la colonie. Chez les abeilles, ces individus très actifs sont aussi plus efficaces pour collecter nectar et pollen. J'ai aussi identifié l'existence de différentes stratégies pour la collecte de pollen ou de nectar. Ensuite, j'ai pu montrer que les bourdons ont des différences interindividuelles très marquées dans un test de navigation, une tâche cruciale dans le comportement de butinage. Finalement, j'ai testé l'effet néfaste de pesticides sur l'apprentissage visuel chez l'abeille. Cette thèse a pour but de mieux comprendre les causes de vulnérabilité des pollinisateurs aux stress environnementaux. Mes résultats soulignent le besoin de considérer la diversité comportementale comme une adaptation des espèces de pollinisateurs sociaux, mais aussi comme une potentielle cause de vulnérabilité de la colonie vis-à-vis des stress.


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This thesis has resulted in a publication by in 2018 by Université Paul Sabatier [diffusion/distribution] in Toulouse

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  • Under the title: Causes and consequences of individual forager variability in social bees
  • Details : 1 vol. (227 p.)
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