Polistes dorsalis ist eine Art von sozialen Wespen, die in verschiedenen Teilen Nordamerikas gefunden werden können. Es ist unter den Vespidae innerhalb der Gattung der Polistes klassifiziert. Männliche Polistes dorsalis Wespen unterscheiden sich von anderen Polistes-Arten durch ihren deutlich ausgeprägten medianen Tuberkel des Sternums 7. Beide Geschlechter sind auch an ihren v-förmigen gelben Markierungen auf dem Kopf zu erkennen. Sie sind weit über Nordamerika verbreitet und können in geschützten Nestern gefunden werden, typischerweise näher am Boden. Diese Wespen leben in einer Dominanzhierarchie, in der sich die Rolle der Königin von der der gewöhnlichen Arbeiter unterscheidet. Wenn sie bedroht sind, können diese Wespen mäßig schmerzhafte Stiche abgeben. Ihr Gift könnte auch für ihre antimikrobielle Verwendung von menschlichem Interesse sein.

Polistes dorsalis ist ein Mitglied der Vespidae-Familie und gehört zur Polistinae, einer der größten Unterfamilien, die aus einer vielfältigen Gruppe sozialer Wespen besteht. Unter dieser Unterfamilie gibt es zwei Verhaltensgruppen, die sich in ihren Methoden der Koloniebildung und dem Vorhandensein reproduktiver Dominanz unterscheiden. Die ersten dieser Gruppen bilden Kolonien durch Schwärmen, da mehrere Gießerinnen ein Nest initiieren. Im Gegenteil, Polistes Wespen sind unabhängig, und ein Nest wird von einer Einzelperson oder von einer ausgewählten Anzahl weiblicher Wespen gebaut. Polistes dorsalis sind verwandt mit P. fuscatus, P. metrics und P. carolina. P. dorsalis war früher als P. hunteri bekannt.

Taxonomie und Phylogenie

Polistes dorsalis sind eine der kleineren Arten als einige der anderen Polistes Wespen. Wespen können zwei Flügel haben: Vorder- und Hinterflügel. Diese Wespenart hat in der Regel eine Vorderflügellänge von etwa 11-17 mm. Die Exoskelettplatte hat die Form eines Schildes und befindet sich unterhalb ihrer Fronten, normalerweise schwarz oder dunkelbraun mit einem gelben Band. Seine Seiten sind auch hauptsächlich schwarz mit deutlichen gelben Markierungen. Die länglichen Segmente seiner Antenne oder Flagellomere, die von der Basis stammen, neigen dazu, weniger verjüngt und matt orange in der Farbe zu sein. Der Bauch der weiblichen Polistes dorsalis kann aus abwechselnd stumpfen orangen, gelben, braunen und schwarzen Abschnitten bestehen. Weibliche Polistes dorsalis hat Färbungen ähnlich denen von P. fuscatus, P. apachus und P. bellicosus, kann aber von beiden unterschieden werden, indem man femorale Markierungen und Unterschiede in der Färbung betrachtet. P. dorsalis neigen dazu, mehr schwarz und braun in der Färbung zu sein, die einen Ring um die Femora bildet.

Beschreibung und Identifizierung

Polistes dorsalis sind in der südöstlichen Region der Vereinigten Staaten verbreitet, wie es in verschiedenen Staaten wie MA, NY und FL aufgezeichnet wurde. Diese Wespenart findet sich auch in ganz Nord- und Mittelamerika, zum Beispiel vor der Küste der Bahamas. Es wurden auch Gruppen vor den Küsten von Mexico.It charakteristisch ist, dass ihre Nester in Gebieten gebaut werden, die sehr geschützt und unauffällig sind, was es für Raubtiere schwieriger macht, sie zu finden. Aus diesem Grund sind Steinhaufen und ausgehöhlte Baumstämme zusammen mit anderen Unterständen in Bodennähe gute Baustellen für P. dorsalis-Nester. Sie können jedoch auch häufig in offeneren Feldbereichen gefunden werden. In städtischen Gebieten haben sich P. dorsalis auch dafür entschieden, Nester im Gebüsch und am unteren Rand von Dächern zu bauen. Nester sind in der Regel klein und offen mit keiner Hülle umgeben die Struktur. Sie sind typischerweise 1-stufig und können bis zu 75 erwachsene Wespen beherbergen.

Verbreitung und Lebensraum

Initiation der Kolonie
Die Kolonieinweihung bei Polistes Wespen erfolgt normalerweise im Frühjahr. Manchmal starten eine Handvoll weiblicher Wespen, auch bekannt als Gründerinnen, die sich gepaart haben, die Kolonie. Gemeinsam kümmern sich diese Weibchen kooperativ um ihre Jungen. In anderen Fällen initiiert eine einzelne Gründerin, die sich um eine Brut kümmert, die ausschließlich aus ihren eigenen Eiern besteht, ein Nest. Selbst innerhalb einer Kolonie mehrerer Gießerinnen neigt die größte der Weibchen dazu, schnell die Rolle der Königin zu übernehmen. Diese Gründerin wird dann die einzige Eischicht in der Kolonie. Die anderen Gründerinnen werden dann zu helfenden Untergebenen und tragen nicht mehr zu Fortpflanzungsaufgaben bei.

Kolonie Wachstum und Rückgang
Anfang Mai tauchen die ersten Wespen auf. Von Anfang an erfüllen sie ihre Rolle als Arbeiter der Kolonie. Diese weiblichen Wespen übernehmen die Rolle von Untergebenen. Sie dienen, indem sie sich um die Brut kümmern, jung und alt, und helfen jedem im Nest. Sie tun dies die ganze Zeit auf der Suche nach Nahrung, um das Wohlbefinden der Kolonie zu erhalten. Diese Arbeiter werden diese helfende Pflicht für ihr ganzes Leben übernehmen, aber für den Fall, dass die Königin vermisst wird oder stirbt, wird ein Arbeiter leicht die Rolle der Königin übernehmen. Zu diesem Zeitpunkt wird sich die Königin auch bemüht haben, alle verbleibenden weiblichen Gründerinnen zu vertreiben, die zur Initiierung der Kolonie beigetragen haben, falls zutreffend. Dadurch wird Platz geschaffen, sodass neu entstandene Wespen zur Kolonie beitragen können. Die Kolonie beginnt zu sinken, wenn die Arbeiter entweder im Alter oder aufgrund eines Rückgangs der Brutpflege sterben. Wenn kein Ersatz mehr auftaucht, nimmt die Anzahl der Kolonien bis zur nächsten Fortpflanzungsphase ab.

Kolonie-Zyklus

Dominanz-Hierarchie
Während es innerhalb der Polistes dorsalis-Kolonien keine eindeutige morphologische Kaste gibt, wird eine Dominanzhierarchie eingerichtet, die unterschiedliche Verhaltensweisen widerspiegelt, die auf der Rolle basieren, die eine Wespe innerhalb der Kolonie spielt. Physisch sind die meisten Weibchen innerhalb der Kolonie in der Lage, Eier zu produzieren und zu legen, jedoch hat die Königin diese Rolle monopolisiert. Es hat sich eine reproduktive Arbeitsteilung entwickelt, da Arbeiterinnen entweder steril oder teilweise steril sind. Neben reproduktiven Unterschieden können auch Arbeitsrollen festgelegt werden. Die Rollen von P. dorsalis sind etwas festgelegt, da die Arbeiterinnen wissen, dass sie sich um die Brut kümmern und die Kolonie erhalten, anstatt eigene Eier zu legen. Manchmal übernehmen Untergebene auch Aufgaben mit höherem Risiko, z. B. das Verlassen des Nestes in gefährlichen Umgebungen. Sie ernähren sich auch mehr für Nektar und Beutejagd, während die dominante Wespe Nährstoffe sammeln könnte, die höher an Ballaststoffen sind. Die Königin selbst erfüllt die Rolle der Regulierung der Arbeitstätigkeit ihrer untergeordneten Wespen. Diese Arbeitsteilung scheint ein vorteilhaftes System zu sein, das befolgt werden muss, da es die Effizienz des Bienenstocks erhöht.

Altruismus
Bei vielen sozialen Wespen, in diesem Fall Polistes dorsalis, scheint die genetische Verwandtschaft ein Hauptfaktor zu sein, der zu altruistischem Verhalten beiträgt. Andere eusoziale Insekten neigen dazu, diese Verhaltensweisen ebenfalls zu zeigen. Hamiltons Regel gilt erneut: Altruistisches Verhalten wird bevorzugt, wenn der Nutzen für seinen Verwandten im Vergleich zu den Kosten seiner Eignung, altruistisch zu sein, größer ist. Es gibt auch die Notwendigkeit, ihren Grad der Verwandtschaft zu berücksichtigen. Daher, wenn die Verwandtschaft hoch ist, so sind die Vorteile von altruistischem Verhalten für das Individuum. Wenn die Verwandtschaft gering ist, sind die Kosten für altruistisches Verhalten möglicherweise höher als der Nutzen, wodurch die Wahrscheinlichkeit altruistischer Verhaltensweisen verringert wird. Es wird vorgeschlagen, dass auch die variation in der Höhe der Altruismus unterscheiden sich zwischen den Arten, und die sind vielleicht höher, wenn Personen haben eine höhere Verbundenheit. Jedoch, eine vorhergesagte Hypothese, dass die Häufigkeit von Untergebenen und Verbundenheit wäre positiv korreliert, ist noch nicht nachgewiesen werden. Dies kann auf Abweichungen in der Kosten-Nutzen-Analyse zurückzuführen sein, die bei der Entscheidung, ob geholfen werden soll oder nicht, berücksichtigt werden. Es gibt auch andere Faktoren, die dazu beitragen, dass Wespen sich altruistisch verhalten, nicht aufgrund von Verwandtschaft, sondern vielleicht aufgrund von gegenseitigem Altruismus oder anderen intrinsischen Belohnungen.

Verhalten

Genetische Verwandtschaft innerhalb von Kolonien
Hamilton-Regel ist ein wichtiger Teil der Studie, der Verbundenheit, es nimmt die relative Bedeutung der direkten Reproduktion im Vergleich zu einer alternative der indirekten Wiedergabe. In eusozialen Gesellschaften spielt die Haplodiploidie eine Rolle bei der Betrachtung der Verwandtschaft. Für Wespen ist die Königin 1⁄2 verwandt mit Arbeiterwespen. Volle Schwestern haben eine noch höhere Verwandtschaft als diese, mit 3⁄4 gemeinsamen Genen. Dies erklärt, warum es für Wespen wünschenswert sein könnte, die Produktion von Schwestern zu wollen, anstatt ihre eigenen Töchter zu haben. Aus genetischer Sicht wäre es vorteilhafter, mehr Gene durch eine Schwesternwespe zu verbreiten als durch eine Tochterwespe. Darüber hinaus würde die durchschnittliche Verwandtschaft innerhalb der Kolonie gesenkt, wenn untergeordnete Gründerinnen mit der Reproduktion begannen. Um die Verwandtschaft zu berechnen, kann der Verwandtschaftskoeffizient oder "r" für die Verwendung der Formel gelöst werden: r=Σ(0,5) ^ L, wobei L = Anzahl der Erzeugungsverbindungen ist. Dadurch wird der Wert für alle möglichen Pfade in numerische Form gebracht. Die genetische Verwandtschaft zwischen Individuen kann dann durch diese Werte verglichen werden.

Anerkennung und Diskriminierung von Angehörigen
Die Untersuchung der Nestpaarerkennung bei Hymenoptera war von wissenschaftlichem Interesse, nicht nur um Interaktionen innerhalb verschiedener Arten besser zu verstehen, sondern auch um möglicherweise soziale Insekten zu kontrollieren, die wirtschaftliche Auswirkungen haben. In sozialen Wespen, Polistes Wespen wurden als Studienmodell verwendet, um Mechanismen der Kin-Erkennung herauszufinden. Die Kin-Erkennung kann kodiert werden, indem verschiedene Behandlungen bestimmter Wespen für andere aus ihrem Herkunftsnest im Vergleich zur Behandlung nicht verwandter ausländischer Wespen beobachtet werden. Es wurde in Arten von Polisten gezeigt, dass Gründerinnen einer bestimmten Kolonie toleranter gegenüber der Anwesenheit von Schwestergründerinnen waren, die nicht in der Kolonie lebten, im Vergleich zur Einführung nicht verwandter Gründerinnen. Wespen neigen dazu, bestimmte Erkennungszeichen zu lernen, wenn sie in ein Nest geboren werden. Diese Erkennungshinweise liegen in der Regel nicht in Form von Bildern oder Tönen vor. Normalerweise ist es das Vorhandensein chemischer Hinweise, die zwischen Nestkameraden geteilt werden und die Identifizierung von Verwandten ermöglichen.

Sensorische Systeme
Es gibt auch eine Hypothese, dass sich sensorische Systeme im Laufe der Zeit aufgrund der Formgebung durch Signale entwickeln können. Der Facettendurchmesser eines Wespenauges hängt mit der Oberfläche des Auges zusammen, die ein wichtiger Teil des visuellen Signalprozesses ist. Es scheint auch eine Wechselwirkung zwischen der Oberfläche des Auges und Arten mit kleineren Augen zu geben, was eine größere Zunahme des maximalen Facettendurchmessers für kleine Augen im Vergleich zu Arten mit größeren Augen zeigt. Visuelles Signal hat tatsächlich die Augenmorphologie innerhalb von Polistes-Arten beeinflusst. Größere Facetten werden typischerweise erwartet, um die Signalerkennung aufgrund einer verbesserten visuellen Auflösung zu verbessern. Die Auswahl könnte eine Rolle bei verbesserten sensorischen Eingaben spielen. Polisten leben in offenen Gebieten und verlassen sich auf visuelle Gefahrenindikatoren. Daher ist es von Bedeutung, wie die Signalkommunikation und -erkennung erfolgt und sich im Laufe der Zeit entwickelt. Sensorische Systeme können dynamische Entitäten sein, da sie für Wespenfunktionen wichtig sind.

Arbeiter-Königin-Konflikt

Kin selection

Stechen
Es ist bekannt, dass viele Wespen ihre stechenden Fähigkeiten als Mittel zur taktischen Verteidigung gegen verschiedene Raubtiere einsetzen. Der physische Stachel wird als der Teil der Wespe unterschieden, der Tätern physisch Gift injiziert. Der Stich hingegen bezieht sich auf das eigentliche Ereignis. Die Wirksamkeit von Stichen hängt tendenziell vom Ausmaß der Schmerzen ab, die durch die Toxizität oder lähmende Fähigkeit bestimmter Giftarten verursacht werden. Auf einer von Christopher K. Starr in diesem zitierten Artikel entwickelten Schmerzskala rangiert Polistes dorsalis auf einer 5-Punkte-Skala (von schmerzfrei bis traumatisch schmerzhaft) im 2-Bereich, was im Vergleich zu anderen Polistes-Arten ziemlich konsistent ist. Eine Reihe von Faktoren spielen in die Intensität des Stachels von jeder einzelnen Wespe. Die Größe der Kolonie oder die Größe der Aggregation beeinflusst, wie leicht sie angreifen können, wenn sie gestört werden oder sich bedroht fühlen. Es scheint, dass bei größeren Gruppen von Wespen weniger Provokation erforderlich ist, damit sie angreifen können. Auch die Größe des Raubtiers und ihre Schmerztoleranz würden diese relative Schmerzskala beeinflussen. Kleinere Tiere haben typischerweise kleinere Schmerzschwellen als größere. Toxizität, obwohl nicht die Schlüsseldeterminante der Wirksamkeit auch eine Rolle spielen, in diesem Gift höherer Toxizität neigt dazu, schmerzhafter zu sein.

Parasitismus
Elasmus polistis Burks ist ein Ektoparasit, ein Parasit, der auf der Außenseite seiner Wirte lebt. Larven von Polistes Wespen wurden von diesem Brutparasiten gejagt. Elasmus polistis Burk wird sogar als primärer Parasit verschiedener Arten von Polisten eingestuft, speziell in den Vereinigten Staaten. Weibliche erwachsene E. polistis nutzen Polistes dorsalis-Puppen im Frühstadium, wenn sie sich noch in den verschlossenen Zellen im Nest befinden, indem sie ihre eigenen Eier auf diese unbeweglichen Polistes-Puppen legen. In einem Fall wurden bis zu 103 E. polistis-Puppen auf einem Polistes-Wirt entdeckt. Wenn diese parasitären Puppen als Larven aus dem Ei hervorgehen, ernähren sie sich von den P. dorsalis-Puppen, bis nur noch ungenießbare Materialien übrig sind. Ihre ausgeschiedenen Fäkalien werden dann verwendet, um eine Verteidigungswand am geschlossenen Ende der Zelle aufzubauen, um sich vor potenziellen Polistes-Wespen zu schützen, die sie angreifen wollen.

Interaktion mit anderen Arten

Antimikrobielle Peptide aus Gift
Die Fähigkeit bakterieller Krankheitserreger, Resistenzen gegen konventionelle Antibiotika zu entwickeln, ist ein wachsendes Thema in der heutigen Gesellschaft. Darüber hinaus erfolgt dieses Wachstum in einem erheblich schnellen Tempo, was die Wissenschaftler dazu veranlasst, sich anderen Methoden zur Bekämpfung dieses Problems zuzuwenden. Antimikrobielle Peptide (AMPS) stammen aus natürlichen Quellen und scheinen ein Schwerpunkt für Wissenschaftler zu sein. Das Experimentieren mit den einzigartigen Mechanismen dieser Peptide hat Wissenschaftlern die Möglichkeit gegeben, neue Medikamente im Kampf gegen Bakterien zu entwickeln. AMPs haben das Potenzial, eine Vielzahl von Mikroorganismen abzutöten und als Teil der körpereigenen Abwehr zu dienen, wobei sie an der Reparatur des Wirts beteiligt sind und mit adaptiven Immunantworten umgehen. Sie sind auch antimikrobiell resistent, was ihnen einen Vorteil bei der Bildung einer Behandlung verschafft. Aufgrund der Zusammensetzung ihrer Membranen sind die meisten antimikrobiellen Peptide nur für Bakterien toxisch, nicht jedoch für eukaryotische Zellen. Dies ist die Grundlage für das Interesse am Gift von Polistes dorsalis. Mitglieder der Vespidae-Familie wurden untersucht und es wurde gezeigt, dass sie Peptide mit α-helikalen Konformationen im Gift enthalten. Diese Konformation und ihre amphipathischen Eigenschaften ermöglichen es diesen Peptiden, die Bakterienmembran zu durchbrechen und sich zusammenzusetzen, was zum Zusammenbruch der Membran und zum Tod der Bakterien führt. Wissenschaftler arbeiten daran, die Struktur dieser Verstärker zu modifizieren, um sie amphipathischer zu machen, was zur antimikrobiellen Aktivität beiträgt. Das Gift von Polistes dorsalis ist daher von pharmakologischem Interesse.

Bestäubung
Mutterkorn ist eine Pilzart, die dazu neigt, auf Getreide und Gräsern, einschließlich Roggen, zu wachsen. Der Pilz Claviceps spp. infiziert den blühenden Kopf und ersetzt das Roggenkorn durch ein Mutterkorn, das ein hartes und kompaktes Pilzmyzel ist, tiefviolett in der Farbe. Außerdem sickert süßer Mutterkornhonig aus diesen blühenden Köpfen. Insekten ernähren sich oft von diesem Exsudat und dienen als Vektoren, die es von Quelle zu Quelle tragen. Die Untersuchung von Polistes dorsalis während ihres Nahrungsverhaltens ergab das Vorhandensein von Pilzkonidien an verschiedenen Körperteilen, einschließlich Antennen, Mundstücken und in ihrem Darm. Daher wurde diese Wespenart als eines dieser Insekten identifiziert, das möglicherweise diesen kausalen Mutterkornpilz überträgt. Dies ist Teil des Nahrungsverhaltens der Wespe, da sie sich ausschließlich darauf konzentriert, pilzinfizierte Gräser zu lokalisieren und diesen Mutterkornhonig zu sammeln. P. dorsalis trägt die Tröpfchen in ihren Mundstücken von infiziertem Gras wie Paspalum dilatatum Pior, kriecht dann oder bewegt sich durch Hüpfflüge in Richtung anderer Röschen in der Gegend. Polistes können auch infizierte Grasköpfe von nicht infizierten unterscheiden und landen normalerweise nur zu Pflegezwecken auf nicht infizierten Gräsern. Das Anhalten an diesen Pflegestellen erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass sie als Vektoren für die Ausbreitung von Pilzinfektionen dienen, zusätzlich zum Besuch verschiedener Grasarten während der Futtersuche.

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