Influence of social and environmental context on bumblebee nutrition
Influence du contexte social et environnemental sur la nutrition des bourdons
Résumé
For a few decades, the development of nutritional geometry has brought new insights into how individual animals eat and balance their acquisition of multiple nutrients simultaneously to maximize overall fitness. Yet, in social species, such as ants and bees, diet balancing is ensured by a minority of individuals that need to choose foods in order to meet their own needs as well as those of all other colony members whose needs may differ according to age, sex, caste, and the environmental conditions. In this thesis, I used nutritional ecology to study how bumblebees Bombus terrestris balance their nutrient collection across social and ecological contexts. To do so I designed cafeteria experiments in which individual bees or micro-colonies could balance their diet from artificial diets varying in their composition of carbohydrates, proteins and lipids. In the first chapter, I measured the response of individual bumblebees to each of the three nutrients in food and confirmed they respond more to carbohydrates than to lipids or proteins. Then, we let individuals’ bees of various ages and castes time to self-compose their nutritional balance between varying diets that differ in their macronutrient’s concentration. Nutrient regulation was no age- nor body size-dependant. Queen and workers non-randomly converged to different nutritional diets, essentially toward proteins or carbohydrates, respectively. Foragers in a third similar experiment, but outside in a flight tunnel, demonstrated a generalist collect by non-randomly visiting several artificial flowers to compose a specific nutritional diet. In the second chapter, I studied the influence of brood on food collection by the workers. When constrained to single diets, micro-colonies without brood did not regulate proteins, resulting in their over-collection. In the third chapter I examined the effect of environmental pressures on behaviour and fitness, by observing nutritional choices of bumblebees at various temperatures. At optimal temperature (30°C), bees self-composed a diet to maximize their reproductive ability; while at low temperature, they searched for carbohydrates to prioritize survival; and at high temperature, they searched for water and/or lipid in diets. Bumblebees as pollinators have a noteworthy economic value since their domestication, and with the current widespread declines of wild bees, manipulating the nutritional behaviour of domesticated species could selectively increase foraging activity and mitigate the ongoing pollination crisis.)
Depuis plusieurs décennies maintenant, la géométrie nutritionnelle a permis d’observer comment divers animaux équilibrent leur apport en plusieurs nutriments de manière simultanée afin de maximiser leurs performances générales. Cependant, chez les espèces sociales, tel que les fourmis ou les abeilles, la régulation nutritionnelle est assurée par une minorité d’individus qui choisissent leur nourriture en fonction non seulement de leurs propres besoins, mais aussi de ceux des autres membres de la colonie. Les besoins des autres membres peuvent varier selon l’âge, le sexe, la caste ou encore les conditions environnementales. Durant cette thèse, via l’approche de géométrie nutritionnelle, j’ai étudié comment les bourdons, Bombus terrestris, régulent leur prise de nutriments en fonction du contexte social et écologique. Pour cela j’ai mis au point des expériences dites de cafétéria, dans lesquelles des bourdons isolés ou en micro-colonies pouvaient réguler leurs régimes alimentaires à partir de plusieurs diètes artificielles, variées en concentrations de sucres, protéines et lipides. Dans le premier chapitre, j’ai mesuré la réponse des bourdons à chacun de ces macronutriments et ainsi confirmé qu’ils sont plus motivés aux sucres plutôt qu’aux lipides ou protéines. Ensuite j’ai laissé le temps à des bourdons isolés, de divers âges et castes, de composer leur régime alimentaire à partir de plusieurs diètes artificielles. Leur régulation nutritionnelle n’était ni âge ni taille dépendante. Les reines et les ouvrières convergeaient vers divers régimes, respectivement plus dirigés vers les protéines ou vers les sucres. Les butineuses, étudiées dans une troisième expérience faite en extérieur dans un tunnel de vol, démontrèrent une collecte nutritionnelle généraliste en visitant de manière non-aléatoire divers fleurs artificielle afin de composer un régime alimentaire précis. Dans le deuxième chapitre, j’ai étudié l’influence du couvain sur le comportement de collecte alimentaire des ouvrières. Quand contraintes à un régime alimentaire fixe, les micro-colonies sans couvain ne régulèrent plus les protéines, conduisant à la sur-collecte de ces dernières. Ainsi le couvain aide à la régulation nutritionnelle des ouvrières, ou bien ces dernières s’adaptent à leur présence. Dans le troisième chapitre, j’ai examiné l’effet de pressions environnementales sur le comportement et les performances des bourdons en observant leurs choix nutritionnels à plusieurs températures. À température optimale (30°C), les bourdons composèrent un régime alimentaire favorisant leurs fonctions reproductrices ; alors qu’à basse température ils cherchèrent du sucre pour améliorer leur survie ; et à haute température, il se concentrèrent sur la prise en eau et/ou lipides. Dans le contexte du fort déclin mondial des populations d'insectes, une meilleure compréhension du comportement nutritionnel des pollinisateurs est cruciale. Mieux comprendre le comportement des bourdons, commercialisés pour la pollinisation, permettrait d'améliorer leur activité de butinages et ainsi d’amoindrir la crise actuelle de pollinisation des plantes agricoles. )
| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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